钢渣三合一水泥研究报告.doc

钢渣三合一水泥研究报告 南京化工大学化工建材设计研究所 北京特首新型建材有限公司 二零零六年十二月 目录 1. 概述 1 1.1钢渣的物理性质 1 1.2钢渣的化学成分 2 1.3 钢渣的矿化组成 2 1.4钢渣的综合利用现状 3 1.5项目的提出及研究思路 4 2.实验原料及方法 5 3.实验结果及分析 9 3.1钢渣细度对产品性能的影响 12 3.2钢渣掺量对产品性能的影响 13 3.3外加剂种类及掺量对产品性能的影响 14 3.4钢渣种类对产品性能的影响 14 3.5钢渣三合一水泥耐久性 14 3.5.1抗冻性 14 3.5.2抗硫酸盐性 15 3.5.3干缩性 16 3.6钢渣三合一水泥的水化机理探讨 17 4.结论 18 概述 钢渣是炼钢过程中产生的废渣，数量约为钢产量的15～25%，2005年我国的钢产量近4亿吨，即表明我国每年要排放钢渣近亿吨，至今我国堆存钢渣近5亿吨，占用了大量的土地，同时对空气造成粉尘污染和地下水源污染，对渣堆周围的生态环境造成严重的危害。 钢渣的物理性质 由于化学成分及冷却条件不同造成钢渣外观形态、颜色差异很大。碱度较低的钢渣呈黑灰色。碱度较高的钢渣呈褐灰色、灰白色。渣块松散不粘结，质地坚硬密实，孔隙较少。渣坨和渣壳结晶细密，界线分明，尤其是渣壳，断口整齐。自然冷却的渣块堆放一段时间后，发生膨胀风化，变成土块状和粉状。钢渣含水与焖渣方式和冷却条件关系很大。钢渣通常含水在3%～8%，溶重在1.32～2.26t/m3,抗压强度在115MPa左右。平炉渣比重略小，孔隙稍多，稳定性要好一些。 钢渣的化学成份 随着钢品种、原料、冶炼工艺及堆放期限的不同，钢渣的化学成份波动较大。大多数情况下，钢渣的主要化学成份为CaO、SiO2、Al2O3、MgO、Fe2O3、MnO、f-CaO等，其混合样的化学成份范围见表1。 表1 钢渣混合样的化学成份范围 % CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MnO MgO FeO f-CaO 54.06 35.46 16.16 19.98 4.72 21.77 30.10 21.63 ～20.97 ～7.72 ～0.71 ～0.38 ～0.39 ～3.00 ～0.60 ～ 在选取不同种类、不同堆放期的钢渣进行化学成份分析，其化学成份基本一致，结果见表2、表3。此外，平炉钢渣化学成份波动大， Fe2O3 和MgO含量高，碱度低，一般在1.6～2.4之间。与平炉钢渣相比，转炉渣的化学成份较稳定，MgO 和Fe2O3含量低，碱度高，一般为2.9～3.2，杂质含量少，并随堆放期的延长f-CaO含量降低。可以想象，混合渣的化学成份波动较大。 同时，堆放的平炉渣和转炉渣发生自然膨胀风化，形成不同粒径的钢渣颗粒，当钢渣的粒径不同时，其化学成份不同，随着堆放期的延长，化学成份差异增大。 表2 钢渣在不同堆放期下的化学成份 编号 钢渣 种类 堆放期 CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MnO MgO f-CaO CaO/ SiO2 1 平炉渣 1年 32.64 15.96 4.24 22.13 3.26 10.76 2.96 2.05 2 平炉渣 2年 33.96 17.52 3.27 26.86 3.56 13.16 0.69 1.94 3 转炉渣 1个月 40.89 14.31 3.16 21.36 1.02 7.14 5.71 2.85 4 转炉渣 6个月 42.29 13.27 3.36 20.25 1.43 6.46 2.10 3.19 5 转炉渣 1年 41.92 14.35 3.32 20.81 1.19 6.32 0.54 2.92 表3钢渣在不同堆放期和粒径下的化学成份 % 钢渣种类 堆放期 粒径mm CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MnO MgO 平炉渣 1年 ＜1.25 35.76 15.97 3.89 19.06 2.89 12.96 1.25～5 32.04 15.89 4.01 22.86 3.14 10.01 ＞5 29.96 14.98 5.10 24.98 3.26 9.15 平炉渣 2年 ＜1.25 36.54 16.78 3.81 20.14 2.70 13.81 1.25～5 32.04 15.89 4.01 22.86 3.14 10.01 ＞5 29.96 18.08 5.10 24.98 3.26 9.15 转炉渣 3个月 ＜1.25 42.97 13.94 3.56 19.14 1.39 6.63 1.25～5 42.41 13.76 3